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Qt Quick Ultraliteの使用Zephyr

Zephyr は組み込みシステム用の RTOS です。完全にプリエンプト可能なティックレスカーネル、協調スレッドとプリエンプティブスレッド、セマフォとキューを提供します。

サポートされるアーキテクチャ、プラットフォーム、Zephyr バージョン

Qt Quick Ultraliteは以下のハードウェアをサポートしています：

ハードウェアボードマイコンアーキテクチャコンパイラ対応Zephyr バージョン
NXP IMXRT1060-EVKBIMXRT1062DVL6BARM Cortex-M7GNUアームGCC 12.3.rel14.1.0
NXP IMXRT1064-EVKIMXRT1064DVL6AARM Cortex-M7GNUアームGCC 12.3.rel14.1.0

Zephyr プラットフォームへのQt Quick Ultralite の移植

Qt Quick Ultraliteプラットフォーム移植ガイドに従って、Qt Quick UltraliteをZephyr プラットフォームに移植することができます。リファレンス・ポートでは、以下の部分がZephyr API を使用して実装されています：

注： サポートされているリファレンス・プラットフォーム・ポートのいずれかをインストールしている場合、リファレンスZephyr ポートのソースコードは<QT_INSTALL>/QtMCUs/2.9.0/platform/boards/nxp/common/zephyr ディレクトリにあります。

Zephyr KConfig オプション

Qt Quick Ultralite を使用するようにZephyr プロジェクトを構成する場合は、以下のオプションを含めます：

  • CONFIG_SYSTEM_WORKQUEUE_STACK_SIZE=2048
  • CONFIG_REQUIRES_FULL_LIBC=y
  • CONFIG_NEWLIB_LIBC=y
  • CONFIG_COMMON_LIBC_MALLOC=y
  • CONFIG_COMMON_LIBC_MALLOC_ARENA_SIZE=2097152
  • CONFIG_NEWLIB_LIBC_NANO=y
  • CONFIG_NEWLIB_LIBC_MIN_REQUIRED_HEAP_SIZE=8192
  • CONFIG_CPP=y
  • CONFIG_STD_CPP14=y
  • CONFIG_EXTERNAL_LIBCPP=y
  • CONFIG_FORTIFY_SOURCE_NONE=y

注： プラットフォーム・ポートでカスタム・アロケーション・システムを使用する場合、malloc 関連のオプションを設定する必要はありません。

メイン・スレッドからQt Quick Ultralite アプリケーションを実行したい場合は、メイン・スレッドのスタック・サイズを大きくしてください。例えば、リファレンス・プラットフォーム・ポートではCONFIG_MAIN_STACK_SIZE=12288 を使用していますが、これはthermo デモとサポートされているすべてのサンプルを実行するのに十分です。

構築済みのQt Quick Ultralite ライブラリを使用する場合は、以下のオプションを追加してください：

  • CONFIG_FPU=y
  • CONFIG_LTO=y
  • CONFIG_ISR_TABLES_LOCAL_DECLARATION=y

ワークフロー

Qt Quick Ultraliteは、既存のZephyr プロジェクトと簡単に統合できるツールを提供します。

Qt Quick Ultraliteアプリケーションの作成とコンパイルの全体的なワークフローは以下のとおりです：

Zephyr を使って <span translate=Qt Quick Ultralite アプリケーションを作成し、コンパイルするワークフローです。" src="images/qtul-zephyr-workflow.png" title="Zephyr を使って Qt Quick Ultralite アプリケーションを作成し、コンパイルするワークフローです。"/>

新しいQt Quick Ultralite アプリケーションの作成

Qt Quick Ultralite アプリケーションを作成するには、Qt Design Studio on MCUsドキュメントを参照してください。

アプリケーションを CMake プロジェクトとしてエクスポートする

CMakeプロジェクトの生成ページには、CMakeプロジェクトを生成するためにqmlprojectexporterで使用できるフラグのリストが含まれています。プラットフォームのソースをエクスポートする必要がない場合は、qmlprojectexporter に --no-export-platformを追加してください。プラットフォームのエクスポートを伴わない qmlprojectexporter 呼び出しについては、プラットフォームなしでエクスポートされたプロジェクトを統合するを参照してください。

エクスポートした CMake プロジェクトをZephyr プロジェクトに追加する

エクスポートした CMake プロジェクトを追加するには、CMake プロジェクトファイルの作成手順に従ってください：

  • CMakeLists.txt 内で新しいプロジェクトを指定する必要はありません。ただし、プロジェクトがLANGUAGES C CXX ASM を指定していることを確認してください。
  • find_package とtarget_* のすべての呼び出しを find_package(Zephyr).
  • target_* を指定する場合は、Qt Quick Ultralite アプリケーションがZephyr プロジェクトにビルドされるように、app をターゲットとして使用してください。

リンカスクリプトにQt Quick Ultralite 固有のセクションを追加する。

Qt Quick Ultralite はリンカスクリプトに、Qt Quick Ultralite アプリケーションに関連するすべてのデータを格納できるいくつかのセクションを含めることを要求します。これらのセクションの説明はここにあります。

ただし、カスタムリンカースクリプトを使用しない限り、Zephyr が自動的にスクリプトを生成します。自動生成されたスクリプトにQt Quick Ultralite で必要なセクションを追加するには、リンカースクリプトでZephyr-固有のセクション記述表記を使用し、zephyr_linker_sources(SECTION_NAME "path/to/linkerscript.ld") を使用してインクルードする必要があります。zephyr_linker_sources の詳細と表記法については、ZEPHYR_DIR/zephyr/cmake/modules/extensions.cmake を参照してください。

Qt Quick Ultraliteリファレンス・プラットフォーム・ポートでは、3つのファイルでリンカ ー・セクションを定義します：

  • qul_data_sections.ld
    SECTION_PROLOGUE (QulModuleResourceData,,SUBALIGN(4)) {
    __ModuleResourceDataCacheStart = .;
    *(QulModuleResourceData)
    __ModuleResourceDataCacheEnd = .;
} GROUP_LINK_IN(RAMABLE_REGION) AT > ROMABLE_REGION

__ModuleResourceDataStart = LOADADDR(QulModuleResourceData);
  • qul_ram_sections.ld
    SECTION_PROLOGUE (QulPreloadData,,SUBALIGN(4)) {
    __preloadRamStart = .;
    *(QulPreloadData)
    . += 10M;
    __preloadRamEnd = .;
} GROUP_LINK_IN(RAMABLE_REGION)
  • qul_rom_sections.ld
    SECTION_PROLOGUE (QulFontResourceData,,) {
    . = ALIGN(4);
    *(QulFontResourceData)
    . = ALIGN(4);
} GROUP_LINK_IN(ROMABLE_REGION)

SECTION_PROLOGUE (QulResourceData,,SUBALIGN(4)) {
    *(QulResourceData)
} GROUP_LINK_IN(ROMABLE_REGION)

これらのファイルは、zephyr-linker-sources.cmake を使用してZephyr プロジェクトに追加されます：

# Copyright (C) 2025 The Qt Company Ltd.
# SPDX-License-Identifier: LicenseRef-Qt-Commercial
zephyr_linker_sources(DATA_SECTIONS "${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/cmake/armgcc/qul_data_sections.ld")
zephyr_linker_sources(RAM_SECTIONS "${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/cmake/armgcc/qul_ram_sections.ld")
zephyr_linker_sources(SECTIONS "${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/cmake/armgcc/qul_rom_sections.ld")

# Workaround for https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/issues/90581
target_link_options(app INTERFACE -Wl,-u,image_vector_table -Wl,-u,boot_data)

Qt Quick Ultraliteアプリケーションの反復ビルド

Qt Quick Ultraliteアプリケーションの内容を変更する場合は、Zephyr プロジェクトをリビルドするだけです。qmlprojectexporter が実行されると、変更を読み取り、Qt Quick Ultralite アプリケーションのソースを再エクスポートし、QulExport パッケージを更新して、Zephyr プロジェクトで変更を利用できるようにします。

Qt Quick Ultraliteスレッドの作成

もし --generate-entrypointQt Quick を使用する場合、メインスレッドがアプリケーションへのエントリポイントとして使用されます。スレッドの作成をより制御したい場合は、Qt Quick Ultraliteアプリケーションを実行する Zephyr スレッドを生成することもできます。これを行うには --generate-entrypoint引数を省略します。

Zephyr プロジェクトで、まずQt Quick Ultralite アプリケーションスレッドを宣言し、スタック領域を割り当てます：

k_tid_t QulThread;
static K_THREAD_STACK_DEFINE(qul_stack_area, 12288);

注: スタックサイズはQt Quick Ultraliteアプリケーションの複雑さによって異なります。スタック・サイズはQt Quick Ultralite アプリケーションの複雑さによって異なります。Ultralite Thermostat Demo では、この例の値で十分です。

次に、Qt Quick Ultralite アプリケーションスレッドを定義します：

void Qul_Thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3)
{
    (void) arg1;
    (void) arg2;
    (void) arg3;

    Qul::Application app;
    static MainScreen item;
    app.setRootItem(&item);
    while (true)
        app.update();
}

注: MainScreen は、Qt Quick Ultralite アプリケーションのメイン qml ファイルをMainScreen.qml と想定しています。項目名をアプリケーションのメインqmlファイル名に合わせて変更してください。

この後、Qt Quick Ultralite アプリケーションスレッドを作成します：

struct k_thread qul_thread_data;

QulThread = k_thread_create(&qul_thread_data,
                            qul_stack_area,
                            K_THREAD_STACK_SIZEOF(qul_stack_area),
                            Qul_Thread,
                            NULL,
                            NULL,
                            NULL,
                            4,
                            0,
                            K_NO_WAIT);

注: Qt Quick Ultralite アプリケーションを実行する前に、ハードウェアを初期化していることを確認してください。

Qt Quick Ultralite アプリケーションスレッドを生成する完全なZephyr プロジェクト main.cpp は、例えば次のようになります：

#include "MainScreen.h"

#include <zephyr/kernel.h>

k_tid_t QulTask;
static K_THREAD_STACK_DEFINE(qul_stack_area, 12288);

static void Qul_Thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3);

int main()
{
    Qul::initHardware();
    Qul::initPlatform();

    struct k_thread qul_thread_data;

    QulThread = k_thread_create(&qul_thread_data,
                                qul_stack_area,
                                K_THREAD_STACK_SIZEOF(qul_stack_area),
                                Qul_Thread,
                                NULL,
                                NULL,
                                NULL,
                                4,
                                0,
                                K_NO_WAIT);

    return 0;
}

static void Qul_Thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3)
{
    (void) arg1;
    (void) arg2;
    (void) arg3;

    Qul::Application app;
    static MainScreen item;
    app.setRootItem(&item);
    while (true)
        app.update();
}

Zephyr プラットフォームで特注のQt Quick Ultralite を使用する。

Qt Quick Ultraliteをソースからビルドするには、 Qt Quick Ultraliteをソースからビルドする の指示に従ってください。

mkdir -p <builddir>/.cmake/api/v1/query && touch <builddir>/.cmake/api/v1/query/codemodel-v2
cmake
    -S $QUL_ROOT
    -B <builddir>
    -DQul_ROOT=$QUL_ROOT
    -DQUL_TARGET_TOOLCHAIN_DIR=<toolchaindir>
    -DQUL_GENERATORS=$QUL_ROOT/lib/cmake/Qul/QulGenerators.cmake
    -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=$QUL_ROOT/lib/cmake/Qul/toolchain/armgcc.cmake
    -DQUL_PLATFORM_ARCHITECTURE=cortex-m7-hf-fpv5-d16
    -DQUL_BUILD_PLATFORM=OFF
    -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=<installdir>
    -DQUL_PLATFORM_ARCHITECTURE_FILE=$QUL_ROOT/platform/architecture/cortex-m7-hf-fpv5-d16/armgcc/architecture.cmake
make -C <builddir> install

ビルドが完了したら、ビルドしたライブラリを含むQt Quick Ultralite アプリケーションをエクスポートできます：

$QUL_ROOT/bin/qmlprojectexporter
    $QUL_ROOT/examples/chess/mcu_chess.qmlproject
    --boarddefaults=<path/to/>BoardDefaults_24bpp_default.qmlprojectconfig
    --toolchain GNU
    --cxx-standard=c++17
    --platform <platform_name>
    --outdir <target_dir>
    --qul-source-dir <installdir>
    --project-type cmake
    --no-export-platform
    --generate-entrypoint
    --platform-metadata <installdir>/lib/cortex-m7-hf-fpv5-d16-export.json

エクスポート後、エクスポートした CMake プロジェクトをZephyr プロジェクトに追加します。

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